国海证券2025年3月发布的灵巧手专题报告指出，电机驱动是目前仿生灵巧手的主流驱动方式。根据设计和应用场景，电机可放置于手腕外部、手指根部或手指关节内部，其中手指根部和关节内置方案通常采用微型空心杯电机。电机数量与自由度呈正相关，Shadow Hand搭载20个电机实现高自由度但成本高昂，兆威机电、因时机器人等通过线性电机和并联设计减少电机数量同时提升自由度。空心杯电机国产化率持续提升，鸣志电器、兆威机电、禾川科技等已形成产品矩阵。
三种电机放置方案各有利弊，自由度与成本成核心矛盾
灵巧手电机驱动方案可按电机放置位置分为外置手腕电机、手指根部电机和手指关节内置电机三类。外置手腕方案将电机和驱动器置于前臂处，通过腱绳远距离传动，优点是减少手部体积、利于散热，缺点是传动路径长、控制精度受影响。手指根部电机方案在每根手指根部放置电机，通过连杆或齿轮驱动整根手指，优点是结构简单、可减少电机数量（如HRI Hand仅需6个电机驱动四指），缺点是单指自由度受限。手指关节内置电机方案在每个主动关节处放置微型电机，实现单指多自由度独立控制，优点是灵活性高，缺点是电机数量多、成本高。Shadow Hand搭载20个电机+腱绳传动，单只售价约105万元，验证了高自由度方案的技术可行性但成本难以普及。
空心杯电机：无刷无齿槽方案优化输出平稳性
空心杯电机是灵巧手关节驱动的优选方案，其无铁芯转子结构使电机具备结构紧凑、效率高、灵敏度高的特点。无刷空心杯电机峰值效率可达95%~97%，可靠性优秀、寿命长，但控制器成本较高；有刷空心杯电机效率为85%~89%，控制器成本低。无刷无齿槽电机将绕组外堆叠定子铁芯片，避免了齿槽转矩的产生，使转子在360°内运行平稳无顿挫感，扭矩输出平滑、噪音更低，提升了系统稳定性。灵巧手手掌可选用外径10mm的无刷无齿槽电机，实现高功率密度的微型化驱动。
表：有刷/无刷空心杯参数比较| 特征 | 无刷 | 有刷 |
|---|
| 功率密度 | 高 | 低 |
| 峰值效率 | 95%~97% | 85%~89% |
| 可靠性 | 优秀 | 一般 |
| 寿命 | 长 | 短 |
| 控制器成本 | 高，未来有望降本 | 低 |
国内空心杯电机厂商已形成系列化产品
国内空心杯电机供应商已具备多规格产品覆盖能力。鸣志电器提供EC系列直流无刷无齿槽电机、DCU系列直流有刷空心杯电机，直径覆盖8-24mm；鼎智科技提供直流无槽电机，直径16-42mm共6个型号；兆威机电聚焦微型高效机电，有微型PM步进、高速空心杯及高功率密度无刷直流电机；禾川科技提供8-13mm多种尺寸空心杯电机，已应用于自研人形机器人；拓邦股份提供有/无刷电机，直径16-40mm多尺寸。国产空心杯电机在尺寸覆盖、性能参数上已逐步接近国际水平，且具备成本优势，有望在灵巧手放量过程中加速替代进口。
驱动方案趋势：多电机+多自由度，成本与性能平衡是核心
灵巧手驱动方案的核心矛盾在于电机数量与自由度之间的平衡。搭载电机数量越多，自由度越高，控制越灵活，但成本越高、重量越大。Shadow Hand的20电机方案验证了技术上限，但商业化落地仍需降本。兆威机电通过指关节内置微型步进电机+根部线性电机的整合方案，在控制成本的同时实现多主动自由度。因时机器人采用关节内置微型电机+并联设计，用两个电机分别控制指节和指尖，减少了电机数量但保留多自由度。未来趋势是驱动方案将根据应用场景分化，高端仿人机器人追求高自由度，工业场景则更注重成本与可靠性。
